Регіональні інформаційні системи охорони навколишнього природного середовища та раціонального природокористування

Охорона навколишнього природного середовища та раціонального використання природних ресурсів носить комплексний характер. Дослідження з охорони довкілля ведуться практично у всіх областях науки і техніки та стосуються проблем глобального, регіонального та локального масштабу. Накопичена величезна кількість різноманітних даних, що визначають шляхи та напрями оптимізації і вдосконалення природокористування в широкому його значенні. Проте, їх практичне використання для вирішення природоохоронних задач стримується недостатнім розвитком теорії та практики побудови екологічних інформаційних систем, які є одним з нових видів автоматизованих інформаційних систем (АІС) і призначених для збору й аналізу різноманітної інформації про стан навколишнього природного середовища для задач природокористування.

Як розглядалося раніше, АІС може виконувати функції збору, обробки і видачі інформації в автоматизованому режимі. В рамках реґіону функції збору інформації покладаються на систему єдиного екологічного моніторингу регіону.

Автоматизовані системи, призначені для інтеграції різнорідної інформації, називаються інформаційно-моделюючими системами (ІМС ). Вони є інформаційним "ядром" географічних інформаційних систем, об'єднують концепції банків даних та відомостей (експертних систем) та системи моделювання. Завдяки цьому ІМС не тільки зберігає переваги об'єднуваних видів систем, але і набуває нові якості, пов'язані з можливістю інтеграції різнорідної інформації, накопичуваної в моделях і базах знань. ІМС розглядаються як перспективний інструмент для вирішення регіональних екологічних проблем і підвищення якості навколишнього природного середовища.

На даний момент практикою накопичений значний досвід побудови багаторівневих інформаційних систем, які вирішують вузько специфічні або, навпаки, багатоцільові задачі. Частина з них добре досліджена теоретично, а частина з певною ефективністю втілена на практиці. В області ж екології та охорони навколишнього природного середовища спроби створення багатоцільової інформаційної системи і перехід від теоретичних розробок до практичного втілення ще не достатньо не реалізовані. Нещодавно в числі об'єктивних причин, що визначили цю ситуацію, була відсутність споживачів такого інформаційного ресурсу. Проте, в даний час управлінням охорони навколишнього природного середовища в областях, які контролюють екологічну ситуацію, а також координують розрізнені дії різних органів, що визначають і лімітують певні види природокористування та ін., потрібне застосування багаторівневих інформаційних систем. Специфіка задач, вирішуваних ними, вимушує останні до систематичної інтерпретації лавиноподібно наростаючої інформації. При цьому стає все більш ясним, що локальне використання потужних засобів обчислювальної техніки для оптимізації окремих процесів (переважно розрахункових) не приносить бажаного ефекту і, що потрібна цілісна взаємозв'язана та взаємозалежна інформаційна система, що здійснює підтримку діяльності підрозділів управлінь на всіх рівнях і з усіх проблемних питань.

Розглянемо постановку основних задач, способи їх вирішення, процес побудови алгоритму для відомих екологічних інформаційних систем, які комплексно характеризують аспекти природокористування та стану навколишнього природного середовища регіону.

Задачі інформаційної системи. На етапі перед проектних досліджень по створенню регіональної інформаційної системи визначаються концептуальні положення та конкретизуються її основні задачі. До них належать:

- централізоване об'єднання інформації, яка комплексно характеризує стан і використання природних ресурсів регіону;

- максимальне інформаційне забезпечення природоохоронних служб регіону у виконанні функцій загального екологічного контролю за станом навколишнього природного середовища; оперативне використання інформації для оцінки екологічної ситуації і ухвалення управлінських рішень;

- забезпечення органів державного керування, наукових, проектних і громадських організацій, населення необхідною достовірною інформацією про стан природного середовища;

- розвиток і вдосконалення системи обміну науково-технічною інформацією, упровадження технічних і організаційно- економічних рішень в області охорони довкілля;

- забезпечення початковими даними ряду прикладних задач по економіці природокористування, нормуванню шкідливого впливу на оточуюче середовище.

Зі всіх вказаних загальних і окремих питань інформаційна система здійснює:

- впорядкований збір і зберігання інформації по єдиній методиці з використанням сучасних інформаційних технологій;

- швидкий доступ до усієї екологічної інформації для всіх рівнів управління охороною природи в області, а також для інших організацій. З урахуванням поставленої мети та переліку вирішуваних питань, її умовно можна назвати; єдина регіональна інформаційна система природокористування (ЄРІСП).

Структура ЄІРСП. Специфіка роботи управління та перспективні задачі на найближче майбутнє зумовлюють конфігурацію ЄРІСП, в яку входять самостійні і взаємозв'язані підсистеми:

- "Адміністративно-управлінська", представлена апаратом Управління по охороні навколишнього природного середовища;

- "Райміськвідділи (комітети)", які включають периферійні структурні підрозділи управління;

- "Довідкова інформаційна система" (ДІС);

- "Банки даних природоохоронних і природо-рєсурсних організацій і служб";

- "Екологічна паспортизація";

- "Екологічний моніторинг"

- самостійні блоки - програмні комплекси державної екологічної експертизи, інспекції аналітичного контролю,

- інспекції екологічного контролю, і регіонального інформаційного аналітичного центру (РІАЦ) Управління по охороні навколишнього природного середовища.

Така структура дозволяє:

- здійснювати оперативний контроль за станом, використанням і охороною земель, надр, підземних і поверхневих вод, атмосфери, рослинного та тваринного світу, за джерелами й об'єктами забруднень, за використанням, зберіганням і похованням відходів;

- надавати можливість прогнозування екологічної обстановки;

- аналізувати нормування споживання природних ресурсів і об'єми викидів забруднень;

- виявляти зони екологічної біди та надзвичайних екологічних ситуацій;

- обґрунтовувати сертифікацію територій та об'єктів регіону, що охороняються тощо.

При такому об'ємі різнорідної інформації основу інформаційного забезпечення ЕРІСП можуть складати існуючі і перспективні відомчі системи спостереження і контролю за станом природного середовища, офіційні форми звітності з охорони довкілля, кадастри природних ресурсів. Стосовно до них ЕРІСП є інтегруючою системою міжмашинного обміну інформацією в електронній формі.

Документація в системі ЄРІСП. Інформація ЄРІСП доповнюється наступними видами і формами документації:

- державна статистична звітність;

- оперативна і первинна звітність підприємств;

- проекти нормованих викидів і скидів, розроблені на підприємствах;

- матеріали місцевих органів управління про утворення та використання екологічних фондів і страхових фондів охорони природи, про видачу дозволів на природокористування і ін.

Підсистема банків даних. Основою й однією зі складових ланок ЄРІСП є підсистема банків даних регіональних природоохоронних і природо-рєсурсних відомств і служб. До цих установ, крім Управління по охороні навколишнього природного середовища, можуть входити: Департамент по гідрометеорології і моніторингу навколишнього середовища, комітети із земельних ресурсів і землеустрою, по геології і використанню надр, водному господарству, по економіці та прогнозуванню розвитку території області, Департамент сільського господарства, Обласний центр Держсанепіднагляду, Станція захисту рослин, Проектно-пошуковий центр агрохімелужби тощо. Склад та назва даних органів визначається специфікою ведення відповідної діяльності на території регіону.

В системі ЄРІСП банки даних вище перелічених відомств і служб, що є головними джерелами інформації об'єднаних банків даних соціально-гігіенічного моніторингу, кадастрів природних ресурсів і т.д., які технічно зв'язані з центральним банком даних Управління по охороні навколишнього природного середовища модемним зв'язком. Останній забезпечує безперебійне функціонування мережі, систематичне надходження, оновлення і архівування усередині системи даних, що поступають. Централізація та концентрація інформації відомств і служб ґрунтується на принципах добровільного обміну і часткового об'єднання інформаційних матеріалів, що визначено в спеціально розробленому документі - "Положення про єдину регіональну інформаційну систему природокористування". Практична реалізація цього принципу дозволяє виключити можливості багатократного дублювання відомчої інформації, яка циркулює по мережі ЄРІСП, звести ЇЇ погрішності та неточності до мінімуму, забезпечити методологічну єдність і репрезентативність використовуваної інформації. В результаті цього інформація, одержувана на всіх ієрархічних рівнях ЄРІСП, є пріоритетною по відношенню до інформації з інших джерел при підготовці й ухваленні рішень в області охорони навколишнього природного середовища й екологічної безпеки для всіх органів державного управління, а також при визначенні адміністративно-правових відносин між юридичними та фізичними особами, які здійснюються органами представницької, виконавчої та судової влади на території області.

Екологічна паспортизація. Не дивлячись на те, що в Україні відмінені підприємств, в АІС, що розглядається, доцільно ввести відповідний системний блок (в даний час стоїть питання про можливе введення таких паспортів або аналогічних документів на промислових підприємствах). У цьому блоці екологічної паспортизації в рамках ЄРІСП узагальнюються дані підприємства по всіх видах природокористування, у тому числі:

- про оснащеність, технічний стані очисного устаткування підприємства;

- про викиди, скиди та розміщення відходів по регіону;

- про наявність дозволів по природокористуванню;

- по автоматизованому складанню звітів підприємств по охороні природи;

- по обміну інформації з питань природокористування на машинних носіях;

- по упровадженню комп'ютерних програм на підприєм­ ствах для узагальнення даних;

- по автоматизації робіт організаційних структур охорони навколишнього природного середовища на підприємствах (відділів, служби тощо).

Основна мета та призначення екопаспорту в АІС -створення інформаційної бази даних по природокористуванню, мережі регулярної звітної інформації, формування та впорядкування первинних екологічних даних підприємств, отримання інформації для визначення економічності використовуваних технологій з метою подальшої сертифікації, обов'язкового екологічного страхування, регулювання оподаткування і т,д.

Схематично підсистемиий блок екологічної паспортизації організований чотирма ієрархічними рівнями, зв'язаними потоками інформації:

- банк первинних екологічних даних підприємств;

- банк міст, адміністративних районів, промислових зон;

- банк первинних екологічних даних областей.

- Проміжну і зв'язуючу роль виконує банк первинних екологічних даних Управління по охороні навколишнього природного середовища.

При загальному підході екопаспорт побудований на принципах, що включають єдиний системний підхід до проблеми охорони навколишнього середовища. Він є первинною базою даних по повітрю, воді, ґрунту, відходам і т.д. У форму екопаспорту, як нормативно-технічного документа, закладені технологічні планування природокористувача, операційні карти, технологічні інструкції, ДСТУ, ГОСТи, ТУ на основні та допоміжні матеріали. При заповненні форм складаються балансові схеми матеріальних потоків, розраховуються витрати енергетичних і матеріальних ресурсів на одиницю продукції, що випускається, ефективність виробництва.

Індивідуальний екопаспорт природокористувача реалізований за блоковим принципом - узагальнені відомості, база даних по воді, повітрю, відходам, за станом навколишнього середовища. При цьому стратегія екопаспорту розрахована на будь-якого природокористувача, незалежно від форми власності, будь-яку специфіку виробництва - хімічну, сільськогосподарську, оборонну, лісопереробну тощо. Використані принципи об'єктно-орієнтованого програмування дозволяють зістикувати бази даних ресурсних природокористувачів, періодично їх обновляти, виявляти "вузькі місця", брудні виробництва, вводити економічні методи управління, зв'язувати кадастри природних ресурсів з впливом технології переробки конкретного матеріалу у природокористувача, створювати банк даних по природоохоронних і ресурсозберігаючих технологіях. Заповнений екопаспорт дає можливість розробити форми державної звітності для будь-якого рівня управління, а також матеріали нормованих викидів і скидів підприємства, міста, території, мати інформацію по полігонах, відходам виробництва і динаміки їх впливу на оточуюче середовище. Крім того, пропонована схема побудови екологічного паспорта дозволяє прогнозувати створення аварійних ситуацій, розраховувати зони ураження.

Довідкова інформаційна система даних (ДІСД). В загальній схемі ЕРІСП нетрадиційне місце займає довідкова інформаційна система даних (ДІСД). В ній відсутні стереагипні дані по всіляких нормативах, ДСТУ, правових актах і т.д. і здійснюється узагальнення, експертна оцінка, систематизація і Доведення до споживача довідково-інформаційних матеріалів по:

- інноваційних технологіях і процесах, спрямованим на вдосконалення природокористування та виробничих процесів;

- розробникам сучасного устаткування і технологій, рекомендацій по раціональному використанню різних видів природних ресурсів;

- провідним фахівцям регіону і країни, що займаються розробкою проблем природоохоронного значення;

- організаціям, основними напрямами діяльності яких є питання природокористування, промислової екології, їх економічні і юридичні аспекти.

Довідкова інформаційна система даних формується на добровільних засадах організаціями-засновниками. Як первинні матеріали використовуються: інформаційні та рекламні листи організацій і авторів-розробників; інформаційні повідомлення міністерств і відомств, що носять рекомендаційний чи обов'язковий характер в частині упровадження описуваних процесів, приладів і устаткування; інформаційні картки по інноваціях, методиках, технологіях тощо, заповнені на основі матеріалів конференцій, нарад і іншихнауково-практичних форумів; інформаційні відомості, що поступили по відомчих системах телекомунікаційних і модемних мереж. Тобто, тут розглядаються ті матеріали, які мають дозвіл на використання для формування баз і банків даних.

Первинні інформаційні матеріали проходять експертну технологічну експертизу, після чого інтерпретуються в унікальні інформаційні карти, що забезпечують жорстко заданий сценарій введення даних в комп'ютер, і далі безпосередньо заносяться у відповідні бази даних. Підтримку баз даних в актуальному стані здійснює регіональний інформаційно-аналітичний центр Управління охорони навколишнього природного середовища.

Матеріали, що містяться в довідковій інформаційній системі, надаються користувачам у вигляді:

- роздрукованої на персональній електронно-обчислювальній машині

- тематичного підбору інформації на дискеті, що надається замовником;

- програми (системи управління базами даних) і наповнених баз даних з подальшим інформаційним супроводом;

- програми з описом принципів роботи і технічних можливостей програми.

Підсистема комплексного екологічного моніторингу організовує та об'єднує власне екологічний моніторинг і моніторинг біоти, як його складову частину, соціально гігієнічний моніторинг, моніторинг джерел і об'єктів антропогенного впливу. Функціонально практично всі перераховані види моніторингу здійснюються регіональними службами спеціально уповноважених органів в області охорони навколишнього природного середовища, а регіональна інформаційна система в даному випадку виконує синтез і необхідну інтерпретацію інформації.

Підсистема комплексного екологічного моніторингу ЄРІСП. Враховуючи, що екологічний моніторинг – система спостережень, оцінки та прогнозу стану навколишнього природного середовища для вивчення природних (у тому числі пов'язаних з антропогенними впливами) процесів і явищ для обґрунтовування управлінських рішень у сфері природокористування, то метою підсистеми комплексного екологічного моніторингу ЄРІСП є:

- комплексна оцінка якості навколишнього природного середовища області;

- встановлення антропогенних чинників, які негативно впливають на стан природного середовища і вимагають ухвалення управлінських заходів;

- прогноз змін при реалізації проектів господарської діяльності;

- обґрунтовування взаєморозрахунків за забруднення довкілля з суміжними територіями.

Крім цього, враховуючи вимоги соціально-гігієнічного моніторингу, сюди входять: розашрення об'ємів і номенклатури показників стану середовища життя людей (якість питної води, продуктів харчування, атмосферного повітря селітебних зон, санітарного стану піднаглядних об'єктів і т.д.), збір даних і поглиблений аналіз показників, що характеризують стан здоров'я та захворюваності населення області; комплексна оцінка показників стану середовища життя людей та їх вплив на здоров'я й захворюваність населення.

Збір і аналіз інформації здійснюється по таких показниках: стан і зміна повітряного середовища, водних об'єктів, ресурсів вод і деградації водних екосистем, ґрунтів, геологічного середовища, наземних екосистем, а також параметри біогеохімічної оцінки території. Крім того, в рамках реалізації програми соціально гігієнічного моніторингу ідентифікуються показники: медико-географічні, забруднення атмосферного повітря селітебних зон, забруднення питної води та водних джерел рекреаційного призначення, екологічного стану фунтів і радіаційної безпеки.

Самостійні блоки та їх склад. Комплексом програм загального призначення об'єднані такі самостійні блоки ЄРІСП,

як адміністративно-управлінський, райміськкомітсти (відділи), екологічна експертиза та інспекція аналітичного контролю. Це, по суті, структуровані за профілем роботи підрозділів управління по охороні навколишнього природного середовища внутрішні, відомчі потоки інформації, орієнтовані на інтелектуальну підтримку діяльності його фахівців. Організацію потоків інформації та реальне функціонування вказаних підсистем забезпечує локальна комп'ютерна мережа цього управління, яка обслуговується регіональним інформаційно-аналітичним центром. Оскільки програмні засоби всіх рівнів ЕРІСП замикаються на регіональному інформаційно-аналітичному центрі, то він є вузловою ланкою, що забезпечує надходження, проходження інформації, її накопичення, зберігання і варіантну інтелектуальну обробку. Відповідно до цього центр здійснює:

- координацію створення і ведення банків даних природоре сурсного та природоохоронного напряму;

- організацію інформаційної взаємодії і координацію дій між відомчими центрами по обробці і обміну інформацією екологічного характеру;

- виконання розрахункових за/дач моделювання, картографування, обробки даних дистанційного і лабораторного зондування;

- забезпечення обчислювального процесу;

- передачу даних для обчислювального процесу.

Структура інформаційних потоків. Механізм надходження та проходження інформації по мережах ЄРІСП достатньо складний. Загальна структура інформаційних потоків визначилася таким чином. Джерела вхідної інформації, якими є сформовані банки та банки, що перебувають в процесі формування, профільні бази даних установ, організацій і відомств природно-ресурсного, експлуатаційно-ресурсного блоку та існуючої системи постійного стеження, за станом і забрудненням середовища надають ЕРІСП необхідну інформацію по попередньо визначених обумовлених формах, параметрах, показниках. Отримана інформація систематично, регулярно поступає в центр Управління по охороні навколишнього природного середовища і індексується залежно від привласненого статусу оперативної або архівної інформації в банках даних центру відповідно до певного профілю. Архівна і оперативна інформація забезпечує функціонування блоку і соціально-гігієнічного моніторингу, кадастрів ресурсів, відділів Управління по охороні навколишнього природного середовища через локальну комп'ютерну мережу. Паралельно інформація поступає в рамках підсистеми екологічної паспортизації від природокористувачів, виробничих об'єднань, діяльність яких контролюється та координується цією організацією. Інформація, що приймається, також індексується у відповідні банки даних і по необхідності використовується підрозділами Управління по охороні навколишнього природного середовища по локальній мережі. Частина оперативної інформації профільних відділів, осідаючи на робочих місцях фахівців, також поступає в банки даних центру і надалі застосовується при необхідності в тих або інших видах робіт. Частина інформації, що архівується центром в рамках ЕРІСП, зберігається окремими пакетами та використовується в поточній роботі у міру потреби. Працездатність довідкової інформаційної системи даних забезпечується її засновниками, на основі перманентного надходження та пошуку інформаційних, рекламних відомостей тощо.

Вся інформація, що проходить по мережах ЄРІСП, доступна користувачам. Безпосередніми споживачами вихідної інформації, крім структурних підрозділів Управління по охороні навколишнього природного середовища є: відомства, державні установи і організації, що наділені статусом джерел вхідної інформації; органи державного та адміністративного управління області, районів, підприємств тощо. Потенційні користувачі (відомства, державні установи і організації, засоби масової інформації) дістають доступ до матеріалів ЕРІСП за визначених умов відповідно до сфери їх інтересів і компетенції відповідальності.

Алгоритми як інформаційний об'єкт. В процесі розробки алгоритмів ЕРІСП виникла необхідність вирішення ряду проблем. Визначувані унікальністю задач інформаційної системи, вони характеризуються гранично простим формуванням структури банків даних, вихідних і звітних форм, а також функціональною організацією представлення даних. Так, при виникненні потреби введення нового інформаційного банку даних ця проблема повинна розв'язуватися без залучення програмістів і без розробки нового програмного продукту. Крім того, відповіді на нестандартні запити повинен одержувати фахівець на робочому місці без команди програміста в наочному вигляді (ділова графіка, картографія і т.д.), а не тільки у вигляді тексту та цифрових таблиць. Це досягається за допомогою представлення банків даних у вигляді інформаційних об'єктів (під об'єктом тут розуміється сукупність даних і алгоритмів обробки інформації) на основі об'єктно-орієнтованих технологій. В цьому випадку забезпечується однотипна робота з різнорідною інформацією. Робоче середовище фахівця становить собою єдину програму- ядро, яке здійснює підтримку роботи з інформаційними об'єктами. Унікальність роботи з даними визначається алгоритмами, що містяться безпосередньо в об'єктах. Спрощується конструювання та модифікація інформаційних банків. Універсальні функції сконструйовані в ядрі, тому при побудові нового, необхідно задати структуру зберігання даних і унікальні способи їх обробки. При цьому в процесі експлуатації байку даних користувачам надається можливість зміни як структури інформації, так і алгоритмів її обробки. Крім того, передача інформації можлива декількома способами: усередині однієї організації шляхом посилання запиту до інформаційного об'єкту, а для сторонніх організацій - формуванням інформаційного об'єкту (відповіді на запит). Разом з даними користувач одержує і алгоритми подальшої обробки інформації, що за наявності програми ядра, виключає необхідність перетворення форматів зберігання даних, а новий об'єкт просто включається в інформаційний банк Об'єктно-орієнтована технологія полегшує створення та підтримку розподілених баз даних. Робоча інформація зберігається в єдиному екземплярі (не рахуючи статистичного архіву), і при необхідності споживачі звертаються із запитами до інформаційного об'єкту, який обробляється в місці свого розташування. З цієї причини виключається необхідність дублювання інформаційних банків для потенційних споживачів інформації, що дозволяє локалізувати місце зберігання інформації і забезпечити підтримку даних в актуальному стані.

При реалізації картографічних систем управління банками даних, в інформаційні об'єкти додаються картографічні характеристики та алгоритми обробки запитів, специфічних для картографічного представлення. Після цього вся інформація може бути представлена на картосхемах. З'являється можливість обробки запитів за умов територіальної приналежності інформації.

Таким чином, модульний принцип, який реалізовується в даному випадку, дозволяє користувачу:

- збирати з модулів будь-яку необхідну конфігурацію системи, формувати будь-які вихідні форми, виходячи із завдань, структури та практики рядового користувача;

- замінювати застарілі модулі (у зв'язку із заміною розрахункової методики або нормативів) і розширювати систему підключення нових програм;

- експлуатувати модулі, як автономно, так і спільно, обмінюючись інформацією на дискетах або по мережі.

Використання інформаційної системи регіонального рівня дозволяє підвищити оперативність дій при ухваленні управлінських рішень в області охорони навколишнього природного середовища; забезпечити уніфікацію програмно-технічних засобів, що використовуються в інформаційному процесі, а також збільшує вміст і доступність природо-ресурсних і природоохоронних банків даних.сердовища

Дата добавления: 2014-01-04